Vedci navrhli metódu na meranie, či sú fyzikálne konštanty naozaj konštantné

19. jún. 2019 • Fyzikálne vedy

Vedci navrhli metódu na meranie, či sú fyzikálne konštanty naozaj konštantné

Slovenský fyzik RNDr. Lukáš Félix Pašteka, PhD., z Katedry fyzikálnej a teoretickej chémie Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave, spolu s medzinárodným tímom, sa vo výskume venuje zásadnej otázke, či sú fundamentálne fyzikálne konštanty naozaj konštantné. Ich práca bola nedávno publikovaná v prestížnom časopise Physical Review Letters. 

Nie je tomu tak dávno, keď sa predpokladalo, že fyzikálne konštanty sú konštantné a teda nemenné. Viaceré teórie, napríklad teória o tmavej hmote, však predpovedajú, že hodnoty niektorých fundamentálnych konštánt môžu oscilovať. Týka sa to konštanty μ [mi], ktorá predstavuje pomer hmotností protónu a elektrónu, ale aj konštanty jemnej štruktúry.

RNDr. Lukáš Félix Pašteka, PhD.RNDr. Lukáš Félix Pašteka, PhD., k výskumu uviedol: „V našej práci navrhujeme novú metódu, ktorá by mohla viesť k prvej úspešnej detekcii tmavej hmoty alebo prvému zmeraniu zmien fundamentálnych konštánt a posunúť tak naše chápanie vesmírnej evolúcie.“ Dodal, že výskum javov, ktoré sa vymykajú tzv. štandardnému modelu časticovej fyziky, predstavuje v súčasnosti jednu z najvzrušujúcejších oblastí modernej fyziky. „Výrazne vyššiu presnosť meraní by bolo možné dosiahnuť práve metodológikou, ktorú navrhujeme v našej práci, a to pomocou prístrojov laserovej interferometrie, alebo hmotnostnej rezonancie, ktoré sú dnes používané pri detekcii gravitačných vĺn,“ vysvetlil fyzik Dr. Pašteka.

Metóda je založená na meraní malých zmien v rozmeroch kryštálov spôsobených zmenami hodnôt fundamentálnych konštánt. Dôkladne analyzovali rôzne typy materiálov, napríklad zlato či germánium, a to, ako sa mení ich štruktúra pod vplyvom zmien v sile elektromagnetickej interakcie a pomeru hmotností protónu a elektrónu.

Testovanie skutočnej konštantnosti fundamentálnych konštánt, ako napríklad rýchlosť svetla, je prominentným smerom v hľadaní „novej fyziky“. Hodnoty týchto konštánt môžu byť rozdielne v rôznych oblastiach vesmíru alebo môže dochádzať k ich vývoju v čase, prípadne drobné odchýlky môžu byť spôsobené lokálne interakciou so všadeprítomnou, ale nevidieľntou tmavou hmotou. Dosiaľ sa na hľadanie týchto zmien používali experimenty s atómovými hodinami a laserovou spektroskopiou. Tieto merania však zatiaľ nr.edokázali s úspechom zachytiť žiadne zmeny v hodnotách konštánt, poskytli iba ohraničenia pre možný výsledok. 

Ak by sa podarilo potvrdiť, že fundamentálne konštanty sa menia naprieč vesmírom, pomohlo by to v ďalšom smerovaní k teoretickému popisu novej fyziky za hranicou súčasného štandardného modelu s cieľom nájsť tzv. teóriu všetkého. Je niekoľko javov, ktoré sú zatiaľ štandardným modelom nepopísateľné. „Vieme, že fyzikálnych konštánt máme akosi priveľa. V ideálnom prípade by sme chceli dosiahnuť jedinú teóriu s čo najmenším množstvom parametrov (fyzikálnych konštánt), ktorá by popisovala všetky fyzikálne procesy. Veľká časť úsilia modernej fyziky je venovaná práve hľadaniu teórie všetkého,“ priblížil Dr. Lukáš F. Pašteka. Jednou z ciest je práve dôkladné skúmanie javov, ktoré sa vymykajú štandardnému modelu.

Navyše, ak sú fyzikálne konštanty premenné v priestore, vysvetľovalo by to, prečo sú v našom okolí všetky konštanty „naladené“ presne tak, aby to umožňovalo vznik života. Fyzikálne konštanty sú totiž nastavené vo veľmi delikátnej rovnováhe tak, že vytvárajú podmienky pre vznik hviezd, planetárnych systémov a života samotného. Stačí, aby sa niektoré z nich zmenili len o pár percent, a nebola by napríklad udržateľná jadrová reakcia poháňajúca hviezdy alebo by sa nevytvárali atómy uhlíka, ktoré sú základom všetkej biologickej hmoty. Život tak vznikol len v tej časti vesmíru, kde sú podmienky pre jeho vznik priaznivé.

 

Informácie poskytla: Mgr. Lenka Miller z Oddelenia vzťahov s verejnosťou Univerzity Komenského v Bratislave

Redigovala a uverejnila: Marta Bartošovičová, NCP VaT pri CVTI SR

Foto a ilustrácia: archív Lukáša F. Pašteku, UK v Bratislave

Hore
fotografická súťaž TVT 2019
Noc výskumníkov 2019
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2018
TVT 2019
Publikácie Veda v CENTRE
výtvarná súťaž TVT 2019
Aurelium - centrum vedy
Vedec roka 2018
QUARK
Prechod VK na VND - leto
TVT 2018 články
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Niektoré ľudské bunky sú viditeľné aj voľným okom.
Zistite viac